可控源音频大地电磁法CSAMT介绍
红透山小西堡区56线可控源电阻率断面图
比例尺 1：10000
ZK56-4
ZK56-1
ZK56-3 ZK56-2
200
400
1300米
1400米
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
5000 3500 2000 1500 1200 1000 700 600 500 400 300 200 100 50 30 0
本区围岩电阻率多在 1000欧 姆 米以上 ， 在 这样的高阻区，低频 段常常进入“过渡 区”，甚至进入“近 场区”。不作“非远 区场校正”（或“近 场校正”），可能会 导致近地表层的视电 阻率畸变！
铜录山31线CSAMT法反演电阻率断面及解释推断图（2010年计算）
200 0
-200 -400 -600 -800 -1000 -1200 -1400
静态效应的例子
MT法
已建立 多种
“静态 效应校 正”方 法，效 果不错
CSAMT“静态效应”的特点
CSAMT相对于MT静态效应有特点
1. 测量电极距较小，静态效应更突出； 2. 高频段供电电流较小，观测误差较大
3. 测点距较小，且通常（标量测量）与 测量电极距相同，成EMAP布极；
4. 相位观测精度可能较高。
红透山小西堡区42线可控源电阻率断面图
比例尺 1：10000
200 0
上部静态效应 的“挂面条” 异常，使中部 的低阻异常形 态畸变。
-200
-400 -600 -800 -1000 -1200 -1400
0
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可控源音频大地电磁法 CSAMT介绍
中国地质大学 电法科研组 罗延钟
CSAMT取名的由来
方法 场源 观测频率 探测深度 应用领域
Hz
m
MT 天然场 n*100- n*100- 大地构造,
大地电
n*0.0001 n*10000 油气勘查
CSAMT的常用观测方式
CSAMT法的优点
•探测深度适中：适用于 水、工、环和矿产勘查
•观测信号较强：观测质 量较高，并且随技术发 展日益提高。
CSAMT法特点之一：“近场问题”
应用卡尼亚公式计算视电阻率 的前提
是在远区，收发距r>3倍趋肤深度 。
2 2a 0.503 a km
2. 不作近场效应校正，使深部 出现高阻假异常。
采用优秀CSAMT软件， 对上述三个CSAMT资料 的处理和解释结果。
本区出现 大量“直 上直下” 的异常 （所谓 “挂面条” 异常）， 很可能是 静态效应 校正做的 不好的结 果。
铜录山铜矿外围Ⅳ线CSAMT法反演电阻率断面及解释推断图（2010年计算）
以上三个例子说明
• 简单采用MT软件处理CSAMT 数据，可能由于静态效应校正效 果较差和未作近场校正，出现 “挂面条”和“底部高阻”假异 常；
• 采用优秀的CSAMT软件处理 CSAMT数据，才能取得符合实 际的推断解释结果。
具体建议
GDP-32的配套软件是MT软 件，应用时要小心；
V8的配套软件既有CSAMT 软件，也有MT软件。要注 意选择。这次购买的9套V8 都配套的CSAMT软件。
磁法
AMT 天然场 n*1000-
音频大地 电磁法
n*0.01
n*10n*1000
地热、油 气和固体 矿产勘查
CSAMT 人工场 n*1000-
可控源音频
n*0.01
大地电磁法
n*10n*1000
地热、油 气和固体 矿产勘查
取名的由来
• 可控源音频大地电磁法 CSAMT 是在大地电磁法MT和音频大地 电磁法AMT的基础上发展起来 的。
• 这些方法的共同点是都观测正交 电场和磁场分量，进而计算卡尼 亚视电阻率和阻抗相位。
基本观测方式
(以标量测量为例)
• 计算卡尼亚视电阻率
Hy Ex
2
xy a
1
Ex Hy
• 阻抗相位
Z Ex Hy
• 观测不同频率的视电阻率和相位，
基于电磁感应原理，进行“频率测深”
高频反映浅层；低频反映深层。
0a 0
f
视电阻率a越大、频率f 越低， 越大 。
a＝900Ωm， f ＝1 Hz时， ＝15 km
近场校正
•当不满足“远区场”条件
（r>3 ）时，需要做“近场校
正”。 •已经建立了多种“近场校正”方
法，使观测结果能形象地反映地
近场校正例1
均匀大地
近场校正例2
低型二层大地
近场校正例3
Q型三层大地
近场校正例4K型三层大地近 Nhomakorabea校正例5
HK型四层大地
近场校正的必要性
• 在a较大时，低频段进入
“过渡区”,卡尼亚视电 阻率被畸变（增大）， 需做“近场校正”。
近场校正的局限性
• 在卡尼a很亚大视时电，阻低率频被段严进重入畸“变近，场既区使”作,
了“近场校正”,也不能校正到和MT 一样,即不能形象反映地电断面，也 不能用MT方法作解释。
• 可以应用人工源的正反演方法解释 CSAMT观测资料，消除非远区场影响;
• 但仍解决不了探测深度受收发距r限
制的问题。
CSAMT法特点之二：“静态效应”
CSAMT和MT一样，都存 在静态效应地表或浅 层的局部不均匀性（包括 局部地形不平），会对高 频和低频视电阻率都产生 畸变，形成视电阻率“直 上直下”的“挂面条异 常”。
CSAMT应该，而且可以建立和采用 与MT不同的静态效应校正方法。
全国危机矿山接替资源找矿项目
的几个实例
本区出现 大量“直 上直下” 的异常 （所谓 “挂面条” 异常）， 很可能是 静态效应 校正做的 不好的结 果。
本区围岩电阻率多在 1000欧姆米以上，在这 样的高阻区，低频段常 常进入“过渡区”，甚 至进入“近场区”。不 作“非远区场校正” （或“近场校正”）， 可能会导致低频的视电 阻率畸变！（出现深层 高阻假异常）
底部的高阻 异常，可能 是近场效应 的结果。
甘肃花牛山金银铅锌矿
这类“直上 直下”的 “挂面条” 异常，是静 态效应校正 做的不好引 起的假异常。
底部的特高 阻异常，很 可能是“近 场效应”的 结果，应引 入“近场效 应校正”。
采用MT的数据处理和解释 软件处理CSAMT资料,效果 通常不佳:
1. 静态效应校正效果往往不好
csamt法
csamt法
CSAMT是“可控源音频大地电磁法”的英文缩写，是目前国际普遍使用的物探手段。
该方法的原理是利用人工场源激发地下岩石，在电流流过时产生电位差，接收不同供电频率形成的一次场电位，由于不同频率的场在地层中的传播深度不同，所反映深度也就与频率构成一个数学关系。
不同电导率的岩石在电流流过时所产生的电位和磁场是不同的，CSAMT方法就是利用不同岩石的电导率差异观测一次场电位和磁场强度变化的一种电磁勘探方法。
电磁波向地下传播方程的求解极其复杂，国际上不得不采用近似的简化公式来实际应用，因此导致CSAMT法只能勘测到地下1.5公里。
为了打破西方在该领域的垄断，中国工程院院士何继善在1996年开始研究，历时10年演算，提出了精确求解地下电磁波方程的“广域电磁法”，将探测深度由1.5公里增加到8公里，是世界先进方法的5倍。
电磁法勘探--可控源音频大地电磁测深法..
2.1 电磁法勘探--可控源音频大地电磁测深法(CSAMT)由于天然场源的随机性和信号微弱，MT 法需要花费巨大努力来记录和分析野外数据。
为克服MT 法的这个缺点，加拿大多伦多大学教授 D.W.Strangway 和他的学生Myron Goldstein 提出了利用人工（可控）场源的音频大地电磁法（CSAMT ）。
这种方法使用接地导线或不接地回线为场源，在波区测量相互正交的电、 磁场切向分量， 并计算卡尼亚电阻率，以保留AMT 法的一些数据解释方法。
自20世纪70年代中期， CSAMT 法得到实际应用， 一些公司相继生产用于CSAMT 法测量的仪器和应用解释软件。
进入80年代后，该方法的理论和仪器得到很大发展，应用领域也扩展到普查、 勘探石油、 天然气、 地热、 金属矿产、 水文、 工程、 环境保护等各个方面， 从而成为受人重视的一种地球物理方法。
虽然CSAMT 法属于一种人工源的频率电磁深测， 但和通常的频率域电磁测深不同。
这主要因为CSAMT 法测量两个相互垂直的电磁场切向分量计算卡尼亚电阻率， 因而具有较强的抗干扰能力， 且更容易获得对地电变化较灵敏的相位差信息； 又由于波区电磁场十分接近平面波， 因而其资料处理、 解释也较为简便， 可以保留AMT 法中的许多解释方法。
CSAMT 和AMT 或MT 亦有不同， 根本原因是CSAMT 法使用了人工场源，因而极化方向明显，信噪比高，易于观测。
但是，由于使用了人工场源， CSAMT 法必然受场源效应影响， 这主要包括非平面波效应、 场源附加效应、 阴影效应和测深通道的弯曲。
2.2.1 CSAMT 基本理论CSAMT 有2种常用的场源——水平电偶极子和垂直磁偶极子，此处注重讨论其场的特征和快速计算方法。
2.2.1.1水平层状半空间上水平如图2.2.1所示， N 层水平层状介质中第n 层的电阻率和层厚度分别记为ρn 和h n 。
水平电偶极子（接地导线）位于层状介质表面，偶极矩为P=IdL （I 为谐变电流）。
第六章可控源音频大地电磁测深
第六章可控源音频大地电磁测深可控源音频大地电磁测深(Controlled Source Audio —frequency Magnetotelluric , 简称 CSAMT 是一种利用接地水平电偶源为信号源的一种电磁测深法。
该方法的工作频率为音频,其原理和常规大地电磁测深法类似,其实质是利用人工激发的电磁场来弥补天然场能量的不足。
由于 CSAMT 具有野外数据质量高、重复性好,解释与处理方法简单(解释方法直接套用 MT 方法、解释剖面横向分辨率高、方法不受高阻层屏蔽及工作成本低廉等优点。
近年来,该方法不仅在我国南方和西北地区油气勘探中得到了广泛应用,而且在工程物探、电法找水和地热与金属矿勘探方面也受到了地球物理工作者的青睐。
4.6.1 CSAMT 的基本理论根据在南方地区的试验发现,电偶极子方式的 CSAMT 具有机动性强、效率高、成本低但勘探深度小于 MT ,较之磁偶极子方式更适应于南方地区的油气勘探工作。
因此,本章中仅介绍电偶极子方式的 CSAMT 法。
一、均匀半空间介质中接地水平电偶极子的电磁场如图 4.6.1 建立直角坐标系。
假定电偶极子向地下供入的是谐变场 i t ew - ,在似稳状态下,我们有 P 点的电磁场分量的表达式为3 cos 1(1 2 ikr r Idl E e ikr rqps - éù =++ ëû (4.6.1 3 sin 2(1 2 ikr Idl E e ikr r q qps - éù =-+ ëû (4.6.211101 3 sin 3(((((( 22222222 r o Idl ikr ikr ikr ikr ikr ikr ikr H I K I K I K r q p ìü éù=+- íý êú ëû îþ(4.6.3112 cos (( 222r Idl ikr ikrH I K r q p =-(4.6.422 22 3sin 1 1(1 23 ikrz Idl H e ikr k r k r q p éù =--+- êú ëû(4.6.5式中,s 为均匀介质中的电导率;Idl 为电偶极矩;r 为收发距;q 为 P 点的方位角; m I 、 m K 为第 m 阶修改后的贝塞尔函数。
可控源音频大地电磁测深法(CSAMT)
10000 1000
100
10
1
fre q .(h z)
(b)
10 1
0.1 0.01 0.001
Hy
1000 100 10 1 0.1 0.01
0.001
10000 1000
100
10
1
0.1
0.01
10000 1000
100
10
1
fre q .(h z)
fre q .(h z)
(c)
(d)
CURRENT ELECTRODE AB = 2000.0M,
29 30 0
33 3435
37 38 39
41 42 43 44
46 47 48 50 5152
54 56
58 59 6601 62 64 65 66 67
69 70
7374 75 76 77 78 79 80 81 82 83 0
-500
-500
-1000
-1000
-1500
-1500
Top of
CSAMT法的显著特点是工作效率高。人工场 源克服了天然场源信号弱的不足，因而信噪比高。 如果野外测点密集，按排列接收，一个小时左右 便可完成一套频率的测量，一台仪器一天便可完 成几个乃至十几个排列的观测。敷设一次供电线 路，能观测一块相当大的测区，生产效率高。
电磁法勘探技术
特点： 最高功率：200kw（传统: 30） 电流：100-150A（传统:30） 频率范围：9600-0.0078Hz （传统： 8192-0.125） 频点数：82（传统:14） 信噪比增加 勘探深度加大 分辨率提高
Controlled Source Audio Magneto Telluric (CSAMT)
可控源音频大地电磁法
可控源音频大地电磁法(CSAMT)利用人工场源激发地下岩石，在电流流过时产生的电位差，接收不同供电频率形成的一次场电位，由于不同频率的场在地层中的传播深度不同，所反映深度也就与频率构成一个数学关系，不同电导率的岩石在电流流过时所产生的电位和磁场是不同的，CSAMT方法就是利用不同岩石的电导率差异观测一次场电位和磁场强度变化的一种电磁勘探方法。
CSAMT采用可控制人工场源。
测量由电偶极源传送到地下的电磁场分量，两个电极电源的距离为1-2km。
测量是在距离场源5—10km 以外的范畴进行．此时场源可以近似为一个平面波。
编辑本段优点由于该方法的探测深度较大(通常可达2km)，并且兼有剖面和测深双重性质，因此具有诸多优点：第一。
使用可控制的人工场源，测量参数为电场与磁场之比——卡尼亚电阻率．增强了抗干扰能力，并减少地形的影响。
第二，利用改变频率而非改变几何尺寸进行不同深度的电测深．提高了工作效率．一次发射町同时完成7个点的电磁测深。
第三．探测深度范围大，一般可达1~2km。
第四，横向分辨率高。
可以灵敏地发现断层。
第五，高阻屏蔽作用小，可以穿透高阻层。
与MT和AMT法相同，CSAMT 法也受静态效应和近场效应的影响．可以通过多种静态校正方法来消除“静态效应”的影响。
编辑本段前景CSAMT法一出现就展示了比较好的应用前景．尤其是作为普通电阻率法和激发极化法的补充，可以解决深层的地质问题，如在寻找隐伏金属矿、油气构造勘查、推覆体或火山岩下找煤、地热勘查和水文工程地质勘查等方面．均取得了良好的地质效果第一章野外工作方法和技术3.1频率域激电工作程序3.1.1踏勘根据地质任务在选择测区时，应组织力量进行踏勘，踏勘的目的在于了解测区的地质特点和地球物理前提以及接地条件、干扰水平、生活驻地、交通运输等情况。
3.1.2试验工作对新的工作测区，在编写设计时应在典型的地质剖面上或具有代表性的地段，做一定数量的试验工作，具体实验工作量以能对测区的地球物理特征有一定的了解为宜。
可控源音频大地电磁测深法在双尖山矿区勘探中的应用
可控源音频大地电磁测深法在双尖山矿区勘探中的应用可控源音频大地电磁测深法（CSAMT）是一种通过地下电导率分布的变化来探测地下储层的地球物理勘探方法。
它常用于矿区勘探，特别是对深部矿体的探测有很好的效果。
本文将介绍CSAMT在双尖山矿区勘探中的应用。
CSAMT方法的原理是利用可控源产生的低频信号，通过测量地下不同深度处电场与磁场之间的相对相位差来计算地下储层的电导率。
由于不同储层的电导率差异较大，因此可以通过分析电导率的变化推测矿体的位置和形态。
在双尖山矿区的应用中，CSAMT方法可以用来确定矿体的深度、厚度和延伸程度。
通过在矿区不同地点布设接收器和激发器，可以获得一系列的电场和磁场观测数据。
利用这些数据，可以进行逆推计算，得到地下不同深度处的电导率剖面图。
根据电导率的变化特征，可以判断出矿体的空间分布。
CSAMT方法还可以用于探测矿区的水文地质环境。
矿区地下水的存在往往与矿体的形成密切相关，因此通过测量地下水电导率的变化，可以对矿体的位置和形态进行初步预测。
这对于矿区的开采规划和环境保护具有重要意义。
CSAMT方法还可以与其他地球物理勘探方法结合使用，例如地震勘探、电磁测深等。
通过综合利用多种方法的数据，可以获得更全面、更准确的地下储层信息。
CSAMT方法也存在着一些局限性。
由于地下电导率剖面的解释存在一定的主观性，因此需要结合地质学知识和其他勘探数据进行综合分析。
CSAMT方法对地下介质的电导率差异要求较高，对于电导率变化较小的矿体或岩石，其探测能力可能有限。
CSAMT方法在双尖山矿区的应用具有重要意义。
通过该方法可以获得地下储层的电导率剖面图，从而推测出矿体的位置和形态。
CSAMT方法还可以用于探测矿区的水文地质环境。
该方法也存在一定的局限性，需要结合其他勘探数据进行综合分析。
可控源音频大地电磁测深法
可控源音频大地电磁法(CSAMT) 是在大地电磁法 (MT)和音频（n×10-1~n×103）大地电磁法(AMT)的基 础上发展起来的一种人工源频率域电磁测深方法.实质 是人工源卡尼亚电阻率测深法，有三大特点：使用人 工场源; 测量卡尼亚电阻率，而不是测量单分量视电阻 率;改变频率进行测深; 为了克服AMT 观测上的一些困难，20世纪70年代 初，加拿大多伦多大学的D.W.Strangway教授和他的学 生M.A．Goldstein提出沿用AMT的测量方式，观测人工 供电产生的音频电磁场。由于所观测电磁场的频率、 场强和方向可由人工控制，而其观测方式又与AMT法 相同，故称这种方法为可控源音频大地电磁法 (CSAMT)。
垂向区的布置图
CSAMT的仪器是具有实时处理的数字化仪，频率范围要求从0.1到200 Hz为了使用 更为有效，仪器应为多道。最高采样率要求达到0.25ms。每道都要有去假频滤波器和 抑制电源干扰的滤波器，同时整机的特性必须噪声低、输入阻抗高，道间干扰小。 GDP-32Ⅱ+仪器照片 V8仪器照片
3）提高观测质量的技术措施
—— 阻抗相位
3.4.2 CSAMT野外工作方法
1）最佳测量分量和位置的选择 垂向区：供电偶极的赤道区， r 共轴区：供电偶极的轴向区，
4
为远区。
r 5
为远区。
2）野外工作方法技术
供电偶极距：一般为1～3km 测点距供电偶极的距离（收发距）：5～20km 电场测量电极距：10～300m，一般用不极化电极 接收的磁场信号经绝缘线输送到接收器与电场同时记录。
3.4.4
应用实例
1）CSAMT在山西沁水盆地煤层气勘探中的应用
可控源音频大地电磁法概述
可控源音频大地电磁法介绍1.方法原理和仪器可控源音频大地电磁法(Controlled Source Audio-frequency Magnetotellurics, 简称CSAMT 卡尼亚电阻率测深曲线，因此又称可控源音频大地电磁测深法。
该法最早是由加拿大多伦多大学的D. W.Strangway教授和他的学生Myaron Goldtein于1971年提出。
针对大地电磁测深法场源的随机性和信号微弱，以致观测十分困难这一状况，他们提出了一种改变方案——采用可以控制的人工场源。
从而在理论和实践两方面奠定了CSAMT法的基础。
自70年代中期起CSAMT法得到了实际应用，一些公司相继生产用于CSAMT法测量的仪器和解释应用软件。
主要仪器是美国Zonge公司生产的GDP-16和GDP-32两种多功能电磁仪。
现以GDP-32为例说明仪器的技术指标：该仪器有八个接收通道，能够完成时域激发极化（TDIP）、频域激发极化（RPIP）、复电阻率（CR）、瞬变电磁法（TEM）、可控源音频大地电磁法（CSAMT）测量。
其性能指标为工作频率0.007Hz—8192Hz,工作温度-20℃--60℃，工作湿度5%--100%，时钟稳定度∠5×10¯10∕24h,输入阻抗10 Ω ∕D C ,动态范围190dB,最小检测信号电压０.03µv、相位±0.1mard（毫弧度），最大输入信号电压±３２v,自动补赏电压±２.２５v（自动），增益１／８－６５５３６（自动）。
2.方法技术80年代以来，方法理论和仪器都得到了很大发展，应用领域也扩展到了地质普查，勘探石油、天然气、地热、金属矿床，水文，环境等方面，从而成为受人重视的一种地球物理方法。
目前在我国已将本方法作为危机矿山深部资源勘探的重要手段，在许多矿山取得了很好的效果。
可控源音频大地电磁测深法是以有限长地电偶极子为场源,在距偶极中心一定距离处同时观测电、磁场参数的一种电磁测深法。
可控源音频大地电磁法介绍
可控源音频大地电磁法介绍1.方法原理和仪器可控源音频大地电磁法(Controlled Source Audio-frequency Magnetotellurics, 简称CSAMT 卡尼亚电阻率测深曲线，因此又称可控源音频大地电磁测深法。
该法最早是由加拿大多伦多大学的D. W.Strangway教授和他的学生Myaron Goldtein于1971年提出。
针对大地电磁测深法场源的随机性和信号微弱，以致观测十分困难这一状况，他们提出了一种改变方案——采用可以控制的人工场源。
从而在理论和实践两方面奠定了CSAMT法的基础。
自70年代中期起CSAMT法得到了实际应用，一些公司相继生产用于CSAMT法测量的仪器和解释应用软件。
主要仪器是美国Zonge公司生产的GDP-16和GDP-32两种多功能电磁仪。
现以GDP-32为例说明仪器的技术指标：该仪器有八个接收通道，能够完成时域激发极化（TDIP）、频域激发极化（RPIP）、复电阻率（CR）、瞬变电磁法（TEM）、可控源音频大地电磁法（CSAMT）测量。
其性能指标为工作频率0.007Hz—8192Hz,工作温度-20℃--60℃，工作湿度5%--100%，时钟稳定度∠5×10¯10∕24h,输入阻抗10 Ω ∕D C ,动态范围190dB,最小检测信号电压０.03µv、相位±0.1mard（毫弧度），最大输入信号电压±３２v,自动补赏电压±２.２５v（自动），增益１／８－６５５３６（自动）。
2.方法技术80年代以来，方法理论和仪器都得到了很大发展，应用领域也扩展到了地质普查，勘探石油、天然气、地热、金属矿床，水文，环境等方面，从而成为受人重视的一种地球物理方法。
目前在我国已将本方法作为危机矿山深部资源勘探的重要手段，在许多矿山取得了很好的效果。
可控源音频大地电磁测深法是以有限长地电偶极子为场源,在距偶极中心一定距离处同时观测电、磁场参数的一种电磁测深法。
可控源音频大地电磁法CSAMT介绍
上部静态效应 旳“挂面条” 异常，使中部 旳低阻异常形 态畸变。
底部旳高阻 异常，可能 是近场效应 旳成果。
甘肃花牛山金银铅锌矿
此类“直上 直下”旳 “挂面条” 异常，是静 态效应校正 做旳不好引 起旳假异常。
底部旳特高 阻异常，很 可能是“近 场效应”旳 成果，应引 入“近场效 应校正”。
采用MT旳数据处理和解释 软件处理CSAMT资料,效果 一般不佳:
CSAMT“静态效应”旳特点
CSAMT相对于MT静态效应有特点
1. 测量电极距较小，静态效应更突出； 2. 高频段供电电流较小，观察误差较大
3. 测点距较小，且一般（标量测量）与 测量电极距相同，成EMAP布极；
4. 相位观察精度可能较高。
CSAMT应该，而且能够建立和采用 与MT不同旳静态效应校正措施。
1. 静态效应校正效果往往不好
2. 不作近场效应校正，使深部 出现高阻假异常。
采用优异CSAMT软件， 对上述三个CSAMT资料 旳处理和解释成果。
本区出现 大量“直 上直下” 旳异常 （所谓 “挂面条” 异常）， 很可能是 静态效应 校正做旳 不好旳成 果。
电阻率断面及解释推断图（2023年计 算）
a＝900Ωm， f ＝1 Hz时， ＝15 km
近场校正
•当不满足“远区场”条件
（r>3 ）时，需要做“近场校
正”。 •已经建立了多种“近场校正”措
施，使观察成果能形象地反应地
近场校正例1
均匀大地
近场校正例2
低型二层大地
近场校正例3
Q型三层大地
近场校正例4
K型三层大地
近场校正例5
HK型四层大地
热烈祝贺内蒙古地矿局 物探方法技术及测试分析高级培训班